其Si掺杂浓度5E17?5E18，优选1E18。
[0034]接着，在750-900°C环境下，生长5?15个周期的InGaN/GaN多量子阱作为有源层160，其发射波长为435nm?465nm。其中InGaN量子阱厚度2?5nm，GaN势皇层厚度5?15nm。
[0035]接着，生长AlGaN势皇层170，其中铝组分5%?25%，厚度5?30nm。
[0036]接着，生长低温p型Al InGaN层180作为空穴注入层，厚度20?80nm。
[0037]接着，生长GaN层，通入二茂镁进行掺杂，形成p型接触层190。
[0038]最后，通过芯片加工过程，制作成倒装结构或者垂直结构芯片。
[0039]在上述白光发光二极管结构，量子阱160与空穴注入层180之间隔着较厚的GaN势皇层150，空穴一般无法到达，其主要是利用有源层在电注入下发光，发出的蓝光激发位于其上方的量子阱发射黄光。因此，在注入电流时主要考虑与有源层匹配即可，以有源层发射出的蓝光量达到极大值为最佳。同时量子阱的吸收转化效率高、不易饱和，色温不随注入电流增大而偏离。
[0040]参看图3，本发明第二个较佳实施例之白光发光二极管，自下而上包括:衬底210、非掺杂氮化物层220、n型氮化物层(即电子注入层)230、InGaN/GaN应变调节层240、GaN势皇层250、有源层260、AlGaN势皇层270、p型氮化物层280(即空穴注入层)和P型接触层290。本实施例为正装结构，光从P型氮化物层280—侧射出。
[0041 ] 在本实施例中，有源层260的发射波长为435nm?465nm，p型氮化物层280采用量子阱结构，其一方面作为空穴注入层，为有源层260提供空穴传输，另一方面作为黄光激发层，吸收来自有源层发射出的蓝光，该量子阱吸收光子后，产生电子空穴对，新产生的电子空穴对发生福射复合产生黄光，黄光与穿过该量子讲的蓝光混合后，形成白光。该P型氮化物层280的量子阱结构相应的发光峰值波长550?580nm。
[0042]下面结合具体的制作方法对上述白光LED结构作详细说明。
[0043]首先，在一衬底210上依次生长非掺杂氮化层220、n型半导体层230，相关内容可参照前一实施例。
[0044]接着，在780?880°C环境下，生长3_10个周期的InGaN/GaN应变调节层240。
[0045]接着，生长GaN势皇层250，其厚度10?lOOnm。
[0046]接着，在750?90°C环境下，生长5?15个周期的InGaN/GaN多量子阱层作为有源层260，其发射波长为435nm?465nm，其中InGaN量子阱厚度2?5nm，GaN势皇层厚度5?15nm。
[0047]接着，生长AlGaN势皇层270，其中铝组分5%-25&，厚度5?30nm。
[0048]接着，在700?800°C环境下，生长3~10个周期的InGaN/GaN量子阱作为p型氮化物层280，其中每个周期内InGaN的厚度范围3?6nm，GaN厚度范围5?200nm，量子阱对应的发光峰值波长550?580nm。这一层生长时通入二茂镁进行掺杂。由于InGaN层的Mg激活能比GaN中的激活能低，因此可以得到更高浓度的空穴浓度。
[0049]接着，生长GaN层，通入二茂镁进行掺杂，形成P型接触层290。
[0050]最后，通过芯片加工过程，制作成正装结构芯片，并在衬底210的背部制作反射镜，光从P型氮化物层280—侧射出。
[0051 ]在本实施例中，黄光量子阱正好位于LED结构的P型材料中，而Mg在InGaN材料中具有更高的空穴浓度，起到了一举两得的效果:一方面黄光量子阱可以被蓝光激发，另一方面掺杂黄光量子阱能共提供更高的空穴浓度。
[0052]图4显示了本发明的第三个较佳实施例白光发光二极管，与图2所示的白光LED的区别在于:在P型氮化物层280插入黄光量子阱，该黄光量子阱可位于P型氮化物层280的底部280a、中间位置280b(即图4结构)或顶部280c。其中黄光量子阱采用InGaN/GaN结构，进行P型掺杂，其掺杂浓度为5 X 118Cnf3?lX102Qcm—3。
[0053]图5显示了本发明第四个较佳实施例白光发光二极管，与图1所述的白光LED的区别在于:该白光LED为水平结构，在P型氮化物层280的上方设置黄光量子阱280b，该黄光量子阱280b不进行掺杂，此结构同时作应力释放结构。该实施例可获得较高的黄光效率。
[0054]尽管已经描述本发明的示例性实施例，但是理解的是，本发明不应限于这些示例性实施例而是本领域的技术人员能够在如下文的权利要求所要求的本发明的精神和范围内进行各种变化和修改。
【主权项】
1.白光发光二极管，包括空穴注入层、有源层和电子注入层，所述有源层具有两个相对的表面，分别为出光面和背光面，其特征在于:在所述有源层的出光面之上设置一量子阱，在电注入下所述有源层发射蓝光，其发射出的蓝光一部分穿过所述量子阱层向外射出，一部分激发所述量子讲发出黄光，两者混合后形成白光。2.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于:所述有源层的出光面邻近所述电子注入层，所述量子阱位于所述有源层与电子注入层之间。3.根据权利要求2所述的白光发光二极管，其特征在于:所述有源层与量子阱之间还有一 η型掺杂的势皇层。4.根据权利要求2所述的白光发光二极管，其特征在于:所述量子阱的势皇层具有η型掺杂，其掺杂深度为5 X 117Cnf3?5Χ 1018cm—3。5.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于:所述有源层的出光面邻近所述空穴注入层。6.根据权利要求5所述的白光发光二极管，其特征在于:所述有源层与量子阱之间还设置有一势皇层。7.根据权利要求5所述的白光发光二极管，其特征在于:所述量子阱位于所述空穴注入层之上方。8.根据权利要求5所述的白光发光二极管，其特征在于:所述量子阱插入所述空穴注入层中。9.根据权利要求5所述的白光发光二极管，其特征在于:所述空穴注入层和所述量子阱共用同一结构，当注入电时，所述空穴注入层一方面为所述有源层提供空穴传输，另一方面吸收来自所述有源层的光子，产生新的电子空穴对并发生辐射复合发出黄光。10.根据权利要求8或9所述的白光发光二极管，其特征在于:所述量子阱具有P型掺杂，其掺杂浓度为5 X 118Cnf3?IXlO20Cnf3011.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于:通过调整所述量子阱的个数，调节黄光产生的比例，进而调整白光的色温。12.根据权利要求11所述的白光发光二极管，其特征在于:所述量子阱的个数为3?10个。13.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于:所述量子阱为InGaN/GaN、InGaN/InGaN、InGaN/AlGaN、或InGaN/AlInGaN。14.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于:所述量子阱的皇层厚度为20?200nmo15.根据权利要求1所述的白光发光二极管，其特征在于:优化所述有源层和量子阱的结构，在电注入下使所述有源层发射出的蓝光量达到极大值。16.白光发光二极管的制作方法，提供一具有至少具有空穴注入层、有源层和电子注入层的外延结构，所述有源层具有两个相对的表面，分别为出光面和背光面，其特征在于:在所述有源层的出光面之上设置一量子阱，在电注入下所述有源层发射蓝光，其发射出的蓝光一部分穿过所述量子讲层向外射出，一部分激发所述量子讲发出黄光，两者混合后形成白光。17.根据权利要求16所述的白光发光二极管的制作方法，其特征在于:优化所述有源层和量子阱的结构，在电注入下使所述有源层发射出的蓝光量达到极大值。18.根据权利要求16所述的白光发光二极管的制作方法，其特征在于:通过调整所述空穴注入层的量子阱个数，调节黄光产生的比例，进而调整白光的色温。
【专利摘要】本发明提供了一种芯片级的白光发光二极管及其制作方法，通过在正常的蓝光量子阱的上面或者下面形成由量子阱构成的黄光激发层，利用蓝光量子阱发出的部分蓝光激发黄光激发层发出黄光，混合后形成白光，实现无荧光粉的白光芯片。在本发明中，利用有源层在电注入下发射蓝光，发出的蓝光激发黄光量子阱发射黄光，在注入电流时主要考虑与有源层匹配即可，以有源层发射出的蓝光量达到极大值为最佳。同时黄光量子阱的吸收转化效率高、不易饱和，混合产生的白光色温不随注入电流增大而偏离。
【IPC分类】H01L33/04, H01L33/00
【公开号】CN105552183
【申请号】CN201511014112
【发明人】朱学亮, 张洁, 邵小娟, 杜成孝, 刘建明, 徐宸科
【申请人】厦门市三安光电科技有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月31日